被动房在木结构建筑中的实践

董琦峰

菏泽城建工程发展集团有限公司山东省菏泽市274000

摘要：近些年来，国内大力支持被动房项目建设，已从小范围试点向规模化方向发展，有人预测，它将是建筑的下一个风口。被动房包括三种类型：一是单栋建筑的整体改造；二是公共建筑的局部被动房改造；三是居住建筑中单户改造。住房和城乡建设部科技与产业化发展中心实施的三类改造项目所取得的室内环境的提升和节能效果十分显著。这无疑也给门窗节能改造带来新的机遇。

关键词：被动房；木结构建筑；实践

1被动房的具体定义

被动房是被动式节能房屋的简称，也叫被动式建筑，因为名称接近，很多人对于被动式建筑和装配式建筑会产生混淆，装配式建筑只是建筑的一种建造形式，与现在的钢筋混凝土现浇的建造方式不同，是采用现场组装的。被动式建筑则是建筑建造完成以后具有卓越的节能效果，但被动式并不同于节能建筑等相关概念，节能建筑是指遵循气候设计和节能的基本方法，对建筑规划分区、群体和单体、建筑朝向、间距、太阳辐射、风向以及外部空间环境进行研究后，设计出的低能耗建筑。节能建筑的定义同时也由一些门窗面积比以及墙体传热系统等相关指标来规定。而被动式建筑则是完全不采用任何主动式措施及外来人工辅助能源，完全依靠自身的建筑构造体系及建筑布局来达到四季舒适的目的。被动房的概念适用于世界各地，无论寒冷地区还是温暖地区都可建设被动式房屋，其基本的方式是一致的。依据当地的气候条件，房屋的建筑结构材料的用量会有些差异。在寒冷地区关心的是墙体厚度，保温层厚度。而在炎热地区更关心的是制冷方法，例如遮阳、窗户通风以保证在夏天也能保持舒适的室内环境。任何被动式房屋的个性特点都要依据当地的气候条件进行优化。

2木结构建筑的优点

2.1绿色环保

在众多的建筑材料中，木材是唯一的一种可再生资源，木材是一种碳足迹很小的材料，属于“负碳”建材。如果用1m3木材替代1m3混凝土或1m3石材、砖材等，平均可减少二氧化碳排放量0.7～1t。运用木材对其他建筑材料进行替代能有效地减少二氧化碳的排放量，减少二氧化碳排放增多对气候的不利影响。除此之外，在建设过程，应用木结构建筑对能源的消耗量低，对环境的污染也比较小，并且再利用率高，即使木材废弃了还是可以实现循环的利用，即使不能再用也可以实现自然降解，对环境系统的破坏程度低，是非常典型的绿色环保建筑。

2.2抗震性较强

通常情况下，结构自重小的建筑的抗震性越强，木结构建筑自重较轻，受到地震影响小。同时，木结构建筑本身属于一种柔性的结构，对地震瞬间产生的冲击力能很好地抵抗，并且木结构的房屋即使出现倒塌，其危险性也比混凝土结构的建筑低很多，木质材料本身重量较轻，房柱和房梁会被支撑架起，会给人们留下一定的逃生空间，降低地震发生、房屋直接倒塌、威胁人们的生命安全的概率。

3木结构建筑的局限性

3.1维护结构保温性能低

虽然木材本身具有很好的保温隔热效果，但传统木结构工程的维护结构厚度较薄，采光构件保温隔热措施采用不当，未采用整体外墙保温等措施，导致木结构建筑能耗较高。所以我国的大部分建筑目前仍采用钢筋混凝土形式。

3.2不适用于高层建筑

木结构建筑一般适用于低矮的建筑，对于高层的建筑，一般不会采用木结构形式。而随着经济的发展和土地资源的紧缺，大部分开发商会建造超高层的建筑，此时使用木制结构并不安全，使用混凝土也不合适。虽然木结构有不防火、跨度小、易受环境湿度影响变形等缺点，但是随着科技的发展，人们已经研究出了多种提升办法。例如，在木结构墙体上加呼吸纸或者空腔来提高空气流通，保持木材干燥不变形；利用先进的胶合技术制作的建筑结构用木材（Konstruktionsvollholz）来保证木结构在大跨度建筑中的运用；利用药物处理技术来提高木材的防火、防腐、防蛀性能等。相信通过相关科技人员的研究，木结构建筑能更好地发挥其抗震性能，并减少其自身缺点。

3.3非结构构件的危害

由于传统木结构建筑并未对非结构构件实施抗震措施，未实现主体结构与填充隔墙的有效连接，甚至一些房屋隔墙选择了空斗墙，其一般具有长、高等特点，此时一旦遭受地震，将极易出现倒塌现象。同时，大多数木结构建筑分布有较高的封火山墙，但是并未按照要求选择有效的拉结措施，一旦发生地震时，极易诱发倒塌伤人现象。古代木结构建筑中，大部分的高级别建筑会安装大量装饰构件，如走兽瓦等，一旦出现地震时，这些构建有可能因为锚固不牢，出现掉落伤人事件。

4被动房在木结构建筑中的实践

某项目属于试验性质，位于，为两层木结构别墅形式，建筑面积225.1㎡，建筑体积697.4m3，建筑外表面积：189.2㎡，建筑物体型系数0.27，功能为别墅。项目建设的目标就是要取得被动房PHI认证，因此所有设计及施工均根据被动房标准严格执行。被动房的建造有“五大要素”，即足够厚的热围护、优异的气密性、高性能的门窗、无热桥以及具有热回收功能的新风系统。作为在夏热冬冷地区的木结构建筑，如何确保满足“五大要素”，是摆在面前的难题。

4.1热围护及气密性方案

本项目所有外窗为70系列隔热断桥铝合金中空玻璃带纱扇上悬外开窗采用（5+12A+5Low-E），外墙整体为电动变色碲化镉薄膜太阳能玻璃（图1）。

图1外围护结构做法

根据以上做法，建筑外墙传热系数要求≤0.58（㎡?K）/W；幕墙太阳能发电玻璃转化的电能存储至锂电池存储模块，作为建筑内能源使用。幕墙及窗户整体气密性满足设计及PHI要求。

4.2水源方案

本方案木结构建筑屋顶设计为薄层种植土屋面，本项目周围也均设置雨水收集系统，将收集的雨水经过五级净水系统过滤后可以作为生活及饮用水使用。

4.3门窗方案

被动房对门窗的要求非常高，不但对产品的性能要求非常高，而且对施工质量的要求也非常高。首先是门窗的气密。这个气密不仅是针对门窗本身的，对其安装完成后与窗框结合处的气密要求也同样重要。常规的安装，基本就是在窗和框的结合部位打聚氨酯发泡材料，这样根本没法满足气密要求，因为发泡材料会随着收缩，产生缝隙。这时候也只能采用贴膜的形式。靠近室内侧采用隔汽气密膜，可在满足气密的同时调节室内湿度；室外侧采用防水气密膜，在气密的同时有很强的防水能力。施工时有三点需特别注意，一是膜的粘贴方向；二是膜的应力作用；三是窗角的留边。对于粘贴方向，靠近室内侧的膜需在窗框上侧反向粘贴后再翻转并与窗框连接，再延伸至室内侧墙体，室外侧的膜要求从框的外侧正向粘贴，然后延伸至框外侧。这一正一反的粘贴法可以更大程度上保证窗-框的连接处在室内外50Pa压差情况下的气密性能。门窗安装完毕后很可能会存在移动或形变情况，因此应力问题必须考虑。在气密膜施工时，需要预留应力释放区域，气密膜不应紧绷，需留2～3道皱褶，以释放可能存在的形变和移动。窗角处的留边有个非常形象的名称，叫做“蝴蝶边”。如果不预留蝴蝶边，安装时角部气密膜的粘贴会非常困难，而且很难粘贴平整。

结语

被动房作为专注于降低能耗并且提高室内舒适度的一类建筑，非常契合国内甚至是国际上对于可持续发展要求。被动房在混凝土结构建筑、在既有建筑改建上应用还有很多问题有待解决，需要不断地提高施工质量，提高施工人员素质。

参考文献

[1]彭梦月.欧洲超低能耗建筑和被动房的标准、技术及实践[J].建设科技，2011（5）：41-47.

[2]潘广辉，李占文，权红，等.被动房屋设计与实践之一：被动房节能技术理论与实践浅谈[J].建设科技，2013（12）：77-79.